CN203264894U - 一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种改进喷嘴设计的变声速减温减压增容装置的喷嘴结构包括增速减压段（1）、汽化混合段（2）、注水管路（5）、喷头（3）、增容减压段（10）和蒸汽管道（13），所述的增速减压段的内管径为渐缩渐扩结构，其大口径端与汽化混合段的一端连接，且大口径端内径与汽化混合段的内径均等，汽化混合段的另一端与增容减压段连接，增容减压段的内管径为渐扩结构，其小口径端内径与汽化混合段的内径均等，大口径端与蒸汽道管连接，在汽化混合段上连接有喷头，喷头的前端伸入汽化混合段内的、后端与注水管路连接，在所述的喷头（3）与注水管路（5）之间连接有使喷头将减温水以雾化射流态加入汽化混合段内的旋流芯（4）和注水喷管（14）。克服了现有蒸汽减温减压装置蒸汽雾化不理想，喷水量不够均匀，喷射射程较短的问题，不仅达到减温减压的目的，而且增加了流出装置的蒸汽总容积，提高了蒸汽回收率，避免了能源的过度浪费。

Description

一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构

技术领域

本实用新型属于热交换技术领域，主要涉及的是一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构。

背景技术

目前，由汽轮机组或锅炉产生的高压过热的饱和蒸汽，由于其压力和温度过高而无法被终端用户直接使用，必须对其进行减温减压。由于传统减温减压阀的工作原理是通过节流减压，改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从而达到减压的目的，这样经过减压阀后蒸汽流量虽然得到了减温减压，但是流经减压阀的能量损失也被白白浪费。由于传统减温减压装置的喷头是将减温水直线喷入内管形成大量水珠，吸收热量后被排出，存在蒸汽雾化不理想，喷水量不够均匀，喷射射程较短的问题。且减温水在转变成蒸汽时需耗费一定的能源，造成很大浪费。这种结构尤其在低负荷时雾化效果最明显，不能被迅速蒸发的较大水滴，在高速气流携带下会产生巨大的冲击力，造成对设备的损坏，并产生振动和噪音等问题。另外，传统的减温减压装置，由于结构设计和所用材料的不同，产品性能有很大的差异。在使用过程会出现内管变形、焊接处膨胀断裂、噪声大、使用寿命短、甚至造成汽轮机组停机。虽然有的设备上增设有减压、降温系统，但都存在着结构复杂、系统繁复的问题。且装置大多为分体安装，占地面积大，安装、维修不方便。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构。克服了现有蒸汽减温减压装置，蒸汽雾化不理想，喷水量不够均匀，喷射射程较短的问题。通过改变流通面积，有效降低蒸汽工作压力，不仅达到减温减压的目的，而且增加了流出装置的蒸汽总容积，提高了蒸汽回收率，避免了资源的过度浪费。具有体积小，重量轻，减温水雾化效果好、减压效果好、对设备侵蚀小、噪音低，使减温水与蒸汽充分混合的特点。

    本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构包括增速减压段、汽化混合段、注水管路、喷头、增容减压段和蒸汽管道，所述的增速减压段的内管径为渐缩渐扩结构，其大口径端与汽化混合段的一端连接，且大口径端内径与汽化混合段的内径均等，汽化混合段的另一端与增容减压段连接，增容减压段的内管径为渐扩结构，其小口径端内径与汽化混合段的内径均等，大口径端与蒸汽道管连接，在汽化混合段上连接有喷头，喷头的前端伸入汽化混合段内的、后端与注水管路连接，在所述的喷头与注水管路之间连接有使喷头将减温水以雾化射流态加入汽化混合段内的旋流芯和注水喷管。

本实用新型所述的旋流芯为机械开槽式结构。

本实用新型在所述的注水管路上连接有止回阀、截止阀和调节水量的节流阀和调节阀，止回阀连接在减温水喷头和调节阀之间，或连接在减温水喷头和节流阀之间。

本实用新型在所述的位于蒸汽管道上设置有测量蒸汽道出口气体压力和温度的压力表和温度计。

本实用新型通过改变流通截面积，使流通截面积的变化速度大于蒸汽容积的增加速度，以降低蒸汽压力。由于设置的喷嘴采用机械雾化，大大缩短了混合管道长度，在喷嘴装置内采用旋流芯依靠压差作用产生离心力使减温水分离成雾化状态，雾化效果好，再向蒸汽内喷射时，使其以射流态加入超声速蒸汽内部，达到较好的使用效果。减温水吸收蒸汽热量，升温、汽化与蒸汽混合，由于蒸汽的部分热量被减温水吸收，高温高压蒸汽温度、压力下降，变成同一状态下的饱和蒸汽，同时减温水被汽化为饱和蒸汽，流出装置的蒸汽总容积增加。这样不仅达到减温减压的目的，而且增加了流出装置的蒸汽总容积。解决了现有技术中减温装置或减温减压装置所使用的喷嘴，蒸汽雾化不理想，喷水量不够均匀，喷射射程较短的问题。减温减压后的压力和温度分别控制蒸汽减压调节阀和冷却水调节阀，从而使高温高压蒸汽减温减压至适合使用的蒸汽，提高调节压力和温度精度。具有体积小，结构简单、重量轻，雾化效果好、安装简便、减温水与蒸汽混合充分的特点。

本实用新型依据两相流汽水混合换热的理论，结合热力学、流体力学、机械设计等领域的相关理论，应用连续方程、能量方程、动量定理、热力学第一二定律等物理定律推导出用于理论设计的一套基本关系式，在给定蒸汽减压前后压力、冷水压力、温度等设计参数下，确定减温减压系统参数及工艺流程，并选定基本零部件的几何形状和尺寸，研制的具有节能环保型的专用减温减压产品。通过绝热膨胀技术处理，使1.2MPa以下的高温高压蒸汽在一定压力下达到超声速流速状态，此时发生蒸汽动能和压能的转换，部分压能转换为动能，蒸汽压力下降至进口压力的0.577～0.6倍左右，在一定压力界面上以射流态加入一定量的减温水，(质量比约为蒸汽质量的8%～12%)，利用蒸汽本身的热能(焓值)，使蒸汽与雾化后的减温水混合压缩，将雾化后的减温水完全汽化成为一定状态下的饱和蒸汽，由于蒸汽的部分热量被减温水吸收，高温高压蒸汽温度、压力下降，变成同一状态下的饱和蒸汽，同时减温水被汽化为饱和蒸汽，流出装置的蒸汽总容积增加，蒸汽沿一定流通截面积流出减温减压装置。

本实用新型克服了传统减温减压装置经过减压阀后蒸汽流量减小，能量损失白白浪费的缺陷。通过添加减温水，其质量流量可增加8%～12%，其压力值可下降20～40%，变声速减温减压增容装置为管状设备，布置空间短，减温水彻底雾化，体积小，重量轻，安装简便。改建项目无需大动现有管路，节省土建费用。外部材料为普通碳素钢，内部材料为耐腐蚀的特种合金钢，使用寿命15年以上，性能可靠，使用维护运行费用低，不仅能节约原材料，而且降低能耗和成本。具有重大节能、环保技术和经济价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的局部结构示意图。

图中：1、增速减压段，2、汽化混合段，3、喷头，4、旋流芯，5、注水管路，6、止回阀，7、调节阀，8、节流阀，9、截止阀，10、增容减压段，11、压力表，12、温度计，13、蒸汽管道，14、注水喷管。

具体实施方式

结合附图，给出本实用新型的实施例如下：

如图1结合图2所示：本实施例所述的变声速减温减压增容装置的喷嘴结构包括增速减压段1、汽化混合段2、注水管路5、增容减压段10和蒸汽管道13，增速减压段1为渐缩渐扩结构，可使蒸汽在渐缩最小截面处速度达到声速，并在渐扩部分达到超音速。其大口径端与汽化混合段2的一端通过法兰固定连接，且大口径端内径与汽化混合段2的内径均等，可使降压后的蒸汽压力保持稳定。汽化混合段2的另一端通过法兰与增容减压段10固定连接，增容减压段10的内管径为渐扩结构，其小口径端内径与汽化混合段2的内径均等、大口径端通过法兰与蒸汽道管13连接。使用时，在蒸汽压力的作用下，增速容压段10通过改变流通面积，使蒸汽流速达到超声速，达到降低蒸汽工作压力的作用。   

在汽化混合段2上设置有减温水喷头3，该减温水喷头3的前端伸入汽化混合段2内的、后端通过旋流芯4经注水喷管14与注水管路5连接。所述旋流芯4为机械开槽式结构，采用不锈钢材料制作。当减温水压力遇到蒸汽压力时产生的压差动能推动旋流芯4在喷头3中高速旋转，从而使减温水离心为雾化水喷出喷头3的流量小孔与蒸汽混合，而压差的压损则充分地体现在射程上，即使管道直径再大，也可以使蒸汽充分与减温水混合均匀，达到较好的使用效果。

为了便于控制对气体减温减压，在所述蒸汽管道13的出口部位，分别设置有测量蒸汽管道出口气体压力和温度的压力表11和温度计12，通过查看蒸汽管道出口气体压力和温度的，超出额定范围的，相应的调节蒸汽进口阀门和注水管路上的阀门，调节蒸汽和减温水的流量大小，使管道出口的蒸汽压力、温度保持在允许值内，以保证减温减压装置及用汽设备的安全运行。在注水管路5采用耐腐蚀条件不锈钢材质制作，其上连接有止回阀6、截止阀9和调节水量的节流阀8和调节阀7，止回阀6可连接在减温水喷头3和调节阀7之间，也可连接在减温水喷头3和节流阀8之间。根据压力表11和温度计12得到减温减压的气体的压力和温度值，当温度和压力值不符合要求时，通过调节调节阀7或节流阀8，最终使得气体减温减压后的压力和温度符合要求；止回阀6可防止注水管路5内的水回流，保证了减温减压装置的安全。

上述实施例提供的减温减压装置中，节流阀8和调节阀7的作用是相同的，只是节流阀8为手动粗调，调节阀7为自动调节，可进行细调。调节阀7的自动调节采用为常规的控制方法进行调节。调节阀7的行程在25-50MM之间，这样可以提高小流量的控制精度，满足上述减温减压装置对小流量的要求。

该设备可用在一般民用建筑的小负荷采暖、热水系统上，蒸汽压力在1.2MPa以下，均可满足用户要求。

Claims (4)

1.一种变声速减温减压增容装置的喷嘴结构, 包括增速减压段（1）、汽化混合段（2）、注水管路（5）、喷头（3）、增容减压段（10）和蒸汽管道（13），所述的增速减压段的内管径为渐缩渐扩结构，其大口径端与汽化混合段的一端连接，且大口径端内径与汽化混合段的内径均等，汽化混合段的另一端与增容减压段连接，增容减压段的内管径为渐扩结构，其小口径端内径与汽化混合段的内径均等，大口径端与蒸汽道管连接，在汽化混合段上连接有喷头，喷头的前端伸入汽化混合段内的、后端与注水管路连接，其特征在于：在所述的喷头（3）与注水管路（5）之间连接有使喷头将减温水以雾化射流态加入汽化混合段（2）内的旋流芯（4）和注水喷管（14）。

2.    根据权利要求1所述的变声速减温减压增容装置的喷嘴结构，其特征在于：所述的旋流芯（4）为机械开槽式结构。

3.根据权利要求1所述的变声速减温减压增容装置的喷嘴结构，其特征在于：在所述的注水管路（5）上连接有止回阀（6）、截止阀（9）和调节水量的节流阀（8）和调节阀（7），止回阀（6）连接在减温水喷头（3）和调节阀（7）之间，或连接在减温水喷头（3）和节流阀（8）之间。

4.根据权利要求1所述的变声速减温减压增容装置的喷嘴结构，其特征在于：在所述的位于所蒸汽管道（13）上设置有测量蒸汽道出口气体压力和温度的压力表（11）和温度计（12）。

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